JP2000131428A - 合成開口レーダ装置及び画像再生方法 - Google Patents

合成開口レーダ装置及び画像再生方法

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JP2000131428A
JP2000131428A JP10300014A JP30001498A JP2000131428A JP 2000131428 A JP2000131428 A JP 2000131428A JP 10300014 A JP10300014 A JP 10300014A JP 30001498 A JP30001498 A JP 30001498A JP 2000131428 A JP2000131428 A JP 2000131428A
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polar
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JP10300014A
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Hideki Hasegawa
秀樹 長谷川
Masafumi Iwamoto
雅史 岩本
Tetsuo Kirimoto
哲郎 桐本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の合成開口レーダ装置では、受信信号に
対して補間を行う必要があり、画像再生までに時間がか
かるという課題があった。 【解決手段】 位相補償後の各パルス毎のパルス波形の
スペクトルに対し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信
号の両側に零を代入した信号列を付加し、高速フーリエ
変換を行うオーバーサンプリング部11と、オーバーサ
ンプリング部から得られた信号をPolar Formatの極座標
上に配置し、直角座標に座標変換する極−直角座標変換
部12と、直角座標上の複数の信号から所望出力信号の
座標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値
を前記所望出力信号に代入する近傍点導出処理部13
と、近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フ
ーリエ変換を行うFFT処理部9とを備えた。 【効果】 補間処理を行うことなしに近似で値を求める
ことができ、処理が高速になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、航空機や人工衛
星に搭載する合成開口レーダ装置及び画像再生方法に関
し、特に地表を広域にわたって観測して、その2次元地
形を画像化する合成開口レーダ装置及び画像再生方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の合成開口レーダ装置について図面
を参照しながら説明する。図17は、W.G.Carrara,R.S.
Goodman,R.M.Majewski,"Spotlight Synthetic Aperture
Radar",Artech House,1995の97ページに記載されたFig
ure 3.9から想定される構成を示す図である。また、図
18は、図17の従来の合成開口レーダ装置による観測
のジオメトリを示す図である。
【0003】図17において、1は後述するレーダプラ
ットフォームに搭載され、高周波パルスを空間へ放射ま
たは空間から収集する送受信アンテナ、2は送信する高
周波パルスを発生させる送信部、3は送受信アンテナ1
が受信した信号を増幅する受信部、4は受信部3が増幅
した信号を復調する復調部である。
【0004】この送信、受信、復調の一連の処理によっ
て、このレーダでは、リニアFM変調して帯域幅を拡張
した送信パルスに対して、周波数対遅延時間特性が送信
側と対になる分散型遅延線を利用して分解能の高いパル
ス波形を得て、距離分解能を改善する。この技術はパル
ス圧縮として広く知られている。
【0005】また、同図において、5は観測領域10の
中心点15とレーダプラットフォームの間の距離変化に
相当する信号の位相を補償する位相補償部である。これ
は、後に述べるPolar Format処理では、観測領域の照射
中心とレーダの間の距離が一定の条件の下で成り立つた
め、必要な処理である。
【0006】さらに、同図において、6は画像処理部で
あって、極−直角座標変換部7と、補間処理部8と、F
FT処理部9とから構成されている。極−直角座標変換
部7は、Polar Formatと呼ばれる極座標から、レンジ・
アジマスの空間周波数を軸とする直角座標(以下、周波
数空間と称する。)に変換する。補間処理部8は、レン
ジ・アジマス空間周波数上で不等間隔に並んだ信号か
ら、等間隔の信号を補間する。FFT処理部9は、補間
後の信号をレンジ・アジマス両方向にFFTすること
で、画像に変換する。
【0007】図18において、20は見込み角、24は
レーダプラットフォーム、27は合成開口角、28は合
成開口長、29はフライトパスである。
【0008】つぎに、前述した従来の合成開口レーダ装
置の動作について図面を参照しながら説明する。
【0009】図19は、従来の合成開口レーダ装置の動
作を示すフローチャートである。また、図20は、従来
の合成開口レーダ装置のPolar Format座標表現での受信
信号を示す図である。また、図21は、従来の合成開口
レーダ装置の周波数空間座標表現での受信信号と補間後
の信号を示す図である。さらに、図22は、従来の合成
開口レーダ装置の周波数空間表現でのレンジ方向補間を
示す図である。さらに、図23は、従来の合成開口レー
ダ装置の周波数空間表現でのアジマス方向補間を示す図
である。
【0010】まず、送信部2で発生した高周波パルス
は、レーダプラットフォーム24に搭載された送受信ア
ンテナ1から観測領域10に向けて照射される(ステッ
プV1)。この送受信アンテナ1は、観測領域10の中
心点15を照射の中心とするようにビームの見込み角2
0を調整されているものとする。また、送信信号の一部
はリファレンス信号として送信部2から受信部3に送ら
れる。
【0011】次に、観測領域10で反射した信号は、送
受信アンテナ1で受信され、受信部3で増幅される(ス
テップV2)。
【0012】次に、送受信アンテナ1で受信し、受信部
3で増幅した信号を復調部4が復調する。その後、FF
Tを行い、信号を周波数表現にする(ステップV3)。
【0013】次に、復調した信号に対し、位相補償部5
が、観測領域10の照射中心15とレーダプラットフォ
ーム24の間の距離変化に相当する信号の位相を補償す
る(ステップV4)。
【0014】次に、位相補償後の信号を、極−直角座標
変換部7がPolar Formatと呼ぶ極座標上に受信信号を配
置し、その座標を周波数空間上の座標に、次の関係式
(1)及び(2)を利用して変換する(ステップV
5)。
【0015】 r=(2/c)・f ・・・式(1)
【0016】 θ=(π/2)−θ ・・・式(2)
【0017】ここで、fは周波数表現した復調後の信号
の周波数、θは見込み角20である。また、r、θ
はPolar Format座標の半径と角度を周波数空間に変換し
たものである。
【0018】図20に、Polar Formatの座標を、図21
に周波数空間の座標を示す。同図において、17は受信
信号、18は等レンジ線、19は等ヒット線、25はレ
ンジ空間周波数、26はアジマス空間周波数、35は等
アジマス線、37は所望出力信号である。
【0019】その後、Polar Formatの極座標上に並んだ
受信信号から補間処理部8が、補間処理によって周波数
空間座標の格子のグリッド上の信号の値を求める。ここ
ではまずレンジ方向に補間する(ステップV6)。図2
2に示す通り、等ヒット線19毎に補間を行う。このと
き得られる信号列のレンジ空間周波数座標は等間隔で、
全てのヒットに対し同じ値である。
【0020】次に、補間の出力信号に対し、アジマス方
向に補間する(ステップV7)。図23に示す通り、等
レンジ線18毎に補間を行う。このとき得られる信号列
のアジマス空間周波数は等間隔で、全てのレンジに対し
同じ値である。これにより、プラットフォームが移動す
ることによる見込み角20の変化に伴うレンジマイグレ
ーション補償と位相補償を一度に実現する。
【0021】そして、補間後の信号に対しFFT処理部
9がレンジとアジマスのFFTを行うことで(ステップ
V8, V9)、画像処理部6は、高分解能レーダ画像を得
る。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
合成開口レーダ装置では、受信信号に対して補間を行う
必要があるため、計算量が多くなり、画像再生までに時
間がかかるという問題点があった。
【0023】この発明は、前述した問題点を解決するた
めになされたもので、補間処理を行わず、再生画像を取
得することができる合成開口レーダ装置及び画像再生方
法を得ることを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】この発明に係る合成開口
レーダ装置は、高周波パルス信号を発生する送信部と、
レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
信号を観測領域へ照射するとともに前記観測領域で反射
したエコー信号を収集する送受信アンテナと、前記送受
信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受信部と、
送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調する復
調部と、前記観測領域の照射中心と前記レーダプラット
フォームの間の距離変化に相当する受信信号の位相を補
償する位相補償部と、位相補償後の各パルス毎のパルス
波形のスペクトルに対し逆高速フーリエ変換を行い、結
果の信号の両側に零を代入した信号列を付加し、高速フ
ーリエ変換を行うオーバーサンプリング部と、前記オー
バーサンプリング部から得られた信号をPolar Formatの
極座標上に配置し、直角座標に座標変換する極−直角座
標変換部と、直角座標上の複数の信号から所望出力信号
の座標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その信号の
値を前記所望出力信号に代入する近傍点導出処理部と、
前記近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フ
ーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたものである。
【0025】また、この発明に係る合成開口レーダ装置
は、受信信号がレンジ空間周波数軸で等レンジになるよ
う送信信号を調整する送信波調整部と、調整された高周
波パルス信号を発生する送信部と、レーダプラットフォ
ームに搭載され、前記高周波パルス信号を観測領域へ照
射するとともに前記観測領域で反射したエコー信号を収
集する送受信アンテナと、前記送受信アンテナが受信し
たエコー信号を増幅する受信部と、送信リファレンス信
号に同期して受信信号を復調する復調部と、前記観測領
域の照射中心と前記レーダプラットフォームの間の距離
変化に相当する受信信号の位相を補償する位相補償部
と、前記位相補償部から得られた信号をPolar Formatの
極座標上に配置し、直角座標に座標変換する極−直角座
標変換部と、直角座標上の複数の信号から所望出力信号
の座標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その信号の
値を前記所望出力信号に代入する近傍点導出処理部と、
前記近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フ
ーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたものである。
【0026】さらに、この発明に係る合成開口レーダ装
置は、信号を送信する毎にレーダプラットフォームが観
測領域の観測中心を見込む角の変化が一定となるように
送信タイミングを調整する送信波タイミング調整部と、
調整された高周波パルス信号を発生する送信部と、前記
レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
信号を前記観測領域へ照射するとともに前記観測領域で
反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、前記
送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受信部
と、送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調す
る復調部と、前記観測領域の照射中心と前記レーダプラ
ットフォームの間の距離変化に相当する受信信号の位相
を補償する位相補償部と、位相補償後の各パルス毎のパ
ルス波形のスペクトルに対し逆高速フーリエ変換を行
い、結果の信号の両側に零を代入した信号列を付加し、
高速フーリエ変換を行うオーバーサンプリング部と、直
角座標格子のグリッド上に存在する所望出力信号を、Po
lar Formatの極座標上に並ぶように座標変換する直角−
極座標変換部と、極座標上の所望出力信号に最も近い受
信信号を計算し、その信号の値を前記所望出力信号に代
入する逆近傍点導出処理部と、前記逆近傍点導出処理部
から得られた信号に2次元高速フーリエ変換を行うFF
T処理部とを備えたものである。
【0027】この発明に係る画像再生方法は、高周波パ
ルス信号を観測領域へ送信するステップと、前記観測領
域で反射したエコー信号を受信するステップと、送信リ
ファレンス信号に同期して受信信号を復調するステップ
と、前記観測領域の照射中心とレーダプラットフォーム
の間の距離変化に相当する受信信号の位相を補償するス
テップと、位相補償後の各パルス毎のパルス波形のスペ
クトルに対し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信号の
両側に零を代入した信号列を付加し、高速フーリエ変換
を行うステップと、前記高速フーリエ変換後の信号をPo
lar Formatの極座標上に配置し、直角座標に座標変換す
るステップと、直角座標上の複数の信号から所望出力信
号の座標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その信号
の値を前記所望出力信号に代入するステップと、前記代
入して得られた信号に2次元高速フーリエ変換を行うス
テップとを含むものである。
【0028】また、この発明に係る画像再生方法は、受
信信号がレンジ空間周波数で等レンジになるように送信
信号を調整するステップと、調整された高周波パルス信
号を観測領域へ送信するステップと、前記観測領域で反
射したエコー信号を受信するステップと、送信リファレ
ンス信号に同期して受信信号を復調するステップと、前
記観測領域の照射中心とレーダプラットフォームの間の
距離変化に相当する受信信号の位相を補償するステップ
と、位相補償後の信号をPolar Formatの極座標上に配置
し、直角座標に座標変換するステップと、直角座標上の
複数の信号から所望出力信号の座標に最も近い座標を持
つ信号を計算し、その信号の値を前記所望出力信号に代
入するステップと、前記代入して得られた信号に2次元
高速フーリエ変換を行うステップとを含むものである。
【0029】さらに、この発明に係る画像再生方法は、
信号を送信する毎に見込み角の変化が一定となるように
送信タイミングを調整するステップと、調整された高周
波パルス信号を観測領域へ送信するステップと、前記観
測領域で反射したエコー信号を受信するステップと、送
信リファレンス信号に同期して受信信号を復調するステ
ップと、前記観測領域の照射中心とレーダプラットフォ
ームの間の距離変化に相当する受信信号の位相を補償す
るステップと、位相補償後の各パルス毎のパルス波形の
スペクトルに対し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信
号の両側に零を代入した信号列を付加し、高速フーリエ
変換を行うステップと、直角座標格子のグリッド上に存
在する所望出力信号を、Polar Formatの極座標上に座標
変換するステップと、極座標上の所望出力信号に最も近
い受信信号を計算し、その信号の値を前記所望出力信号
に代入するステップと、前記代入して得られた信号に2
次元高速フーリエ変換を行うステップとを含むものであ
る。
【0030】
【発明の実施の形態】実施の形態1.この発明の実施の
形態1に係る合成開口レーダ装置について図面を参照し
ながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係
る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【0031】図1において、11はFFTを利用して、
受信信号の点数を増やすオーバーサンプリング部、12
はPolar Formatと呼ばれる極座標から、周波数空間の直
角座標に変換する極−直角座標変換部、13は所望の信
号に最も近い受信信号を計算し、その信号の値を所望出
力信号に代入する近傍点導出処理部である。なお、送受
信アンテナ1から位相補償部5までと、FFT処理部
9、観測領域10、中心点15は従来例と同じである。
【0032】つぎに、前述した実施の形態1に係る合成
開口レーダ装置の動作について図面を参照しながら説明
する。
【0033】図2は、この発明の実施の形態1に係る合
成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
図3は、この発明の実施の形態1に係る合成開口レーダ
装置のオーバーサンプリングの手順を示すフローチャー
トである。図4は、この発明の実施の形態1に係る合成
開口レーダ装置のレンジ方向のリサンプリングの手順を
示すフローチャートである。さらに、図5は、この発明
の実施の形態1に係る合成開口レーダ装置のアジマス方
向のリサンプリングの手順を示すフローチャートであ
る。
【0034】まず、送信部2で発生した高周波パルス
は、送受信アンテナ1から観測領域10へ照射される
(ステップS1)。また、送信信号の一部は、リファレ
ンス信号として送信部2から復調部4に送られる。
【0035】次に、観測領域10で反射した信号は送受
信アンテナ1で受信され、受信部3で増幅される(ステ
ップS2)。
【0036】次に、その信号を復調部4が、受信信号と
リファレンス信号を用いて復調、検波する(S3)。
【0037】位相補償部5は、観測領域10の照射中心
15と移動プラットフォームの間の距離変化に相当する
信号の位相を補償する(ステップS4)。
【0038】次に、位相補償後の信号に対して、オーバ
ーサンプリング部11が、オーバーサンプリングを行う
(ステップS5)。すなわち、復調した信号のスペクト
ルに対してIFFTを行い(図3のステップS11)、
零を代入した信号列を両側に付加し(ステップS1
2)、その信号をFFTする(ステップS13)。
【0039】さらに、極−直角座標変換部12が、Pola
r Formatの極座標上に得られた受信信号を、直角座標上
の座標に変換する(ステップS6)。
【0040】次に、直角座標上に不等間隔に並んだ信号
を、近傍点導出処理部13が、まずレンジ方向にリサン
プリングする(ステップS7)。
【0041】すなわち、この処理は、まず、レンジ空間
周波数軸で等間隔な座標Y1,Y2,...,YMを定義する(図4
のステップS14)。次に、k(k=1,2,...,K)番目の等
ヒット線に対し、レンジ空間周波数がY1,Y2,...,YMであ
る点列Rk1,Rk2,...,RkMを定義し(ステップS16)、所
望出力点Rkiの最近傍点を求める。その方法は、レンジ
空間周波数がRkiのレンジ空間周波数より大きいものの
うち最小の受信信号rkjとrkj-1を比較してより近いほう
を最近傍点とするものである(ステップS20〜2
6)。
【0042】これを、等ヒット線上の全ての所望出力点
に対して行い(ステップS27,28)、また、その処理
を全ての等ヒット線の数だけ繰り返す(ステップS29,
30)。
【0043】さらに、この出力信号に対し、アジマス方
向にリサンプリングを行う(ステップS8)。これは、
レンジの時とほぼ同じ処理を等レンジ線毎に行い、等レ
ンジ線の数だけ繰り返す(図5のステップS31〜4
7)。
【0044】そして、上記の処理で、レンジ・アジマス
方向に等間隔に並んだ信号列に対し、FFT処理部9
で、2次元FFTを行う(ステップS9,S10)こと
で、画像が得られ、処理を終了する。
【0045】このように本実施の形態1によれば、Pola
r Formatの極座標上の信号から、直角座標のグリッド上
の信号を求める処理を、補間処理を行うことなしに求め
ることができるため、処理が高速になる。
【0046】実施の形態2.この発明の実施の形態2に
係る合成開口レーダ装置について図面を参照しながら説
明する。この発明の実施の形態2に係る合成開口レーダ
装置の構成は、上記の実施の形態1と同様である。
【0047】つぎに、この実施の形態2に係る合成開口
レーダ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。図6は、この発明の実施の形態2に係る合成開口レ
ーダ装置の動作を示すフローチャートである。また、図
7は、この発明の実施の形態2に係る合成開口レーダ装
置の2次元リサンプリングの手順を示すフローチャート
である。
【0048】処理の動作は、実施の形態1とほぼ同じで
ある。ただし、リサンプリング処理を2次元で行う(図
6のステップT7)。つまり、これは、空間周波数座標
のグリッド上の所望出力信号Aijに対して(図7のス
テップT10)、下記の式(3)により、受信信号a
kl(xkl, ykl)とAij(Xij, Yij)の距離
ijklを計算して(ステップT13)、その中でd
ijklが最小である受信信号を最近傍とし(ステップ
T14)、その値を代入する(ステップT15)。
【0049】 dijkl=√{(Xij−xkl+(Yij−ykl} ・・ ・式(3)
【0050】これにより、実施の形態1とは異なる機能
で同じ装置を実現できる。
【0051】実施の形態3.この発明の実施の形態3に
係る合成開口レーダ装置について図面を参照しながら説
明する。図8は、この発明の実施の形態3に係る合成開
口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【0052】図8において、16は送信パルスのリニア
FM変調を調整する送信波調整部である。なお、送受信
アンテナ1〜位相補償部5、FFT処理部9、極−直角
座標変換部12、近傍点導出処理部13は、上記の実施
の形態1のものとほぼ同じものである。
【0053】つぎに、この実施の形態3に係る合成開口
レーダ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。図9は、この発明の実施の形態3に係る合成開口レ
ーダ装置の動作を示すフローチャートである。また、図
10は、この発明の実施の形態3に係る合成開口レーダ
装置の受信信号の周波数空間座標を示す図である。
【0054】まず、受信信号がレンジ空間周波数で等レ
ンジに並び、レンジ方向のリサンプリングを必要としな
くなるように、送信波調整部16が、送信パルス毎にリ
ニアFM変調を調整する(ステップR1)。このときの
見込み角がθのときのリニアFM変調の周波数偏移で
あるfからfは、見込み角が0度のときの送信周波
数変調の周波数偏移がfminからfmaxとすると次
の式(4)及び(5)で表わされる。
【0055】 f=fmin/cos(θ) ・・・式(4 )
【0056】 f=fmax/cos(θ) ・・・式(5 )
【0057】また、このリニアFM変調パルスのパルス
持続時間はパルス毎に変化せず、変調の周波数の傾きを
変化させる。このときの受信信号の周波数空間座標上で
の並びを図10に示す。このとき、受信部のA/D変換
器も帯域幅の増加に合わせてcos(θi)倍に高速化する必
要がある。
【0058】次に、信号送信から位相補償まで(ステッ
プR2〜R5)は、上記の実施の形態1及び2とほぼ同じ
処理である。
【0059】レンジ方向にはリサンプリングする必要が
ないため、1ヒット内の信号点数を増やすオーバーサン
プリング処理は必要としない。
【0060】その後、画像再生までの処理(ステップR
6〜R9)は、上記の実施の形態1及び2と同じであ
る。
【0061】このように本実施の形態3によれば、上記
の実施の形態1に比べ、レンジ方向のリサンプリングを
必要としないため、処理が高速となる。
【0062】実施の形態4.この発明の実施の形態4に
係る合成開口レーダ装置について図面を参照しながら説
明する。図11は、この発明の実施の形態4に係る合成
開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【0063】図11において、21は受信信号の等ヒッ
ト線がPolar Formatの座標上で等角度間隔で並ぶように
調整する送信波タイミング調整部、22は直角座標格子
のグリッド上に並ぶ所望出力点の座標を、Polar Format
の座標上に座標変換する直角−極座標変換部、23は所
望出力信号に対応する受信信号を計算し、その値を所望
出力信号の値とする逆近傍点導出処理部である。なお、
送受信アンテナ1〜位相補償部5、FFT処理部9、オ
ーバーサンプリング部11は、上記の実施の形態1とほ
ぼ同じものである。
【0064】つぎに、この実施の形態4に係る合成開口
レーダ装置の動作について図面を参照しながら説明す
る。
【0065】図12は、この発明の実施の形態4に係る
合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートであ
る。図13は、この発明の実施の形態4に係る合成開口
レーダ装置の直角−極座標変換の手順を示すフローチャ
ートである。図14は、この発明の実施の形態4に係る
合成開口レーダ装置の2次元リサンプリングの手順を示
すフローチャートである。
【0066】さらに、図15は、この発明の実施の形態
4に係る合成開口レーダ装置のPolar Format座標表現で
の受信信号と補間後の信号を示す図である。図16は、
この発明の実施の形態4に係る合成開口レーダ装置の直
角−極座標変換後座標表現の受信信号と補間後の信号を
示す図である。
【0067】まず、パルスの送信タイミングを、送信波
タイミング調整部21により、受信信号の等ヒット線が
Polar Formatの座標上で、等角度間隔で並ぶように調整
する(ステップU1)。
【0068】この角度は、観測のジオメトリの見込み角
と対応しているため、見込み角の変化が一定間隔となる
ように、パルスを送信するタイミングを調整する。見込
み角の変化をΔθ、フライトパスと観測領域の中心との
間の距離をRとするとフライトパスの中心に対するパ
ルス送信位置Pは、次の式(6)で表わされる。この
ときnは、フライトパスの中心のパルスをN/2番目の
パルスとしたときのパルスの番号である。
【0069】 P=Rcos[(n−N/2)Δθ] ・・・式(6)
【0070】次に、信号送信からオーバーサンプリング
まで(ステップU2〜U6)は、実施の形態1及び2と
ほぼ同じ処理である。
【0071】次に、座標変換として、直角−極変換を行
う(ステップU7)。すなわち、直角−極座標変換部2
2が、実施の形態1、2及び3の座標変換と逆に直角座
標格子のグリッド上に存在する所望出力信号の座標を、
Polar Formatの極座標に座標変換し(図13のステップ
U11)、さらに、受信信号の信号間隔が両軸とも
「1」で、両軸とも定義域の最小値が零になるように座
標変換する(ステップU12)。
【0072】前者の変換後の座標を図15で表わし、後
者のそれを図16で表わす。
【0073】次に、2次元リサンプリングを行う(ステ
ップU8)。すなわち、逆近傍点導出処理部23が、変
換後の座標がX、Yである所望の出力信号Qに対し、そ
のX、Yを四捨五入した値x、yを求め(ステップU1
3)、変換後の座標がx、yである受信信号の値を所望
出力信号Qに代入する(ステップU14)。これを全て
の所望出力信号に対して行う。
【0074】そして、画像再生までの処理(ステップU
9,U10)は、実施の形態1及び2と同じである。
【0075】このように、実施の形態1の近傍点導出処
理部13では、オーバーサンプリングした上で、近傍点
を得るために距離の計算を行っていたのに対して、本実
施の形態4では、単なる四捨五入演算で実現できるた
め、処理が高速になる。
【0076】
【発明の効果】この発明に係る合成開口レーダ装置は、
以上説明したとおり、高周波パルス信号を発生する送信
部と、レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波
パルス信号を観測領域へ照射するとともに前記観測領域
で反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、前
記送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受信
部と、送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調
する復調部と、前記観測領域の照射中心と前記レーダプ
ラットフォームの間の距離変化に相当する受信信号の位
相を補償する位相補償部と、位相補償後の各パルス毎の
パルス波形のスペクトルに対し逆高速フーリエ変換を行
い、結果の信号の両側に零を代入した信号列を付加し、
高速フーリエ変換を行うオーバーサンプリング部と、前
記オーバーサンプリング部から得られた信号をPolar Fo
rmatの極座標上に配置し、直角座標に座標変換する極−
直角座標変換部と、直角座標上の複数の信号から所望出
力信号の座標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その
信号の値を前記所望出力信号に代入する近傍点導出処理
部と、前記近傍点導出処理部から得られた信号に2次元
高速フーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたので、
補間処理を行うことなしに近似で値を求めることがで
き、処理が高速になるという効果を奏する。
【0077】また、この発明に係る合成開口レーダ装置
は、以上説明したとおり、受信信号がレンジ空間周波数
軸で等レンジになるよう送信信号を調整する送信波調整
部と、調整された高周波パルス信号を発生する送信部
と、レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パ
ルス信号を観測領域へ照射するとともに前記観測領域で
反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、前記
送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受信部
と、送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調す
る復調部と、前記観測領域の照射中心と前記レーダプラ
ットフォームの間の距離変化に相当する受信信号の位相
を補償する位相補償部と、前記位相補償部から得られた
信号をPolar Formatの極座標上に配置し、直角座標に座
標変換する極−直角座標変換部と、直角座標上の複数の
信号から所望出力信号の座標に最も近い座標を持つ信号
を計算し、その信号の値を前記所望出力信号に代入する
近傍点導出処理部と、前記近傍点導出処理部から得られ
た信号に2次元高速フーリエ変換を行うFFT処理部と
を備えたので、レンジ方向のリサンプリングを必要しな
いため、処理が高速になるという効果を奏する。
【0078】さらに、この発明に係る合成開口レーダ装
置は、以上説明したとおり、信号を送信する毎にレーダ
プラットフォームが観測領域の観測中心を見込む角の変
化が一定となるように送信タイミングを調整する送信波
タイミング調整部と、調整された高周波パルス信号を発
生する送信部と、前記レーダプラットフォームに搭載さ
れ、前記高周波パルス信号を前記観測領域へ照射すると
ともに前記観測領域で反射したエコー信号を収集する送
受信アンテナと、前記送受信アンテナが受信したエコー
信号を増幅する受信部と、送信リファレンス信号に同期
して受信信号を復調する復調部と、前記観測領域の照射
中心と前記レーダプラットフォームの間の距離変化に相
当する受信信号の位相を補償する位相補償部と、位相補
償後の各パルス毎のパルス波形のスペクトルに対し逆高
速フーリエ変換を行い、結果の信号の両側に零を代入し
た信号列を付加し、高速フーリエ変換を行うオーバーサ
ンプリング部と、直角座標格子のグリッド上に存在する
所望出力信号を、Polar Formatの極座標上に並ぶように
座標変換する直角−極座標変換部と、極座標上の所望出
力信号に最も近い受信信号を計算し、その信号の値を前
記所望出力信号に代入する逆近傍点導出処理部と、前記
逆近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フー
リエ変換を行うFFT処理部とを備えたので、近傍点を
得る処理を単なる四捨五入演算で実現でき、処理が高速
になるという効果を奏する。
【0079】この発明に係る画像再生方法は、以上説明
したとおり、高周波パルス信号を観測領域へ送信するス
テップと、前記観測領域で反射したエコー信号を受信す
るステップと、送信リファレンス信号に同期して受信信
号を復調するステップと、前記観測領域の照射中心とレ
ーダプラットフォームの間の距離変化に相当する受信信
号の位相を補償するステップと、位相補償後の各パルス
毎のパルス波形のスペクトルに対し逆高速フーリエ変換
を行い、結果の信号の両側に零を代入した信号列を付加
し、高速フーリエ変換を行うステップと、前記高速フー
リエ変換後の信号をPolar Formatの極座標上に配置し、
直角座標に座標変換するステップと、直角座標上の複数
の信号から所望出力信号の座標に最も近い座標を持つ信
号を計算し、その信号の値を前記所望出力信号に代入す
るステップと、前記代入して得られた信号に2次元高速
フーリエ変換を行うステップとを含むので、補間処理を
行うことなしに近似で値を求めることができ、処理が高
速になるという効果を奏する。
【0080】また、この発明に係る画像再生方法は、以
上説明したとおり、受信信号がレンジ空間周波数で等レ
ンジになるように送信信号を調整するステップと、調整
された高周波パルス信号を観測領域へ送信するステップ
と、前記観測領域で反射したエコー信号を受信するステ
ップと、送信リファレンス信号に同期して受信信号を復
調するステップと、前記観測領域の照射中心とレーダプ
ラットフォームの間の距離変化に相当する受信信号の位
相を補償するステップと、位相補償後の信号をPolar Fo
rmatの極座標上に配置し、直角座標に座標変換するステ
ップと、直角座標上の複数の信号から所望出力信号の座
標に最も近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値を
前記所望出力信号に代入するステップと、前記代入して
得られた信号に2次元高速フーリエ変換を行うステップ
とを含むので、レンジ方向のリサンプリングを必要しな
いため、処理が高速になるという効果を奏する。
【0081】さらに、この発明に係る画像再生方法は、
以上説明したとおり、信号を送信する毎に見込み角の変
化が一定となるように送信タイミングを調整するステッ
プと、調整された高周波パルス信号を観測領域へ送信す
るステップと、前記観測領域で反射したエコー信号を受
信するステップと、送信リファレンス信号に同期して受
信信号を復調するステップと、前記観測領域の照射中心
とレーダプラットフォームの間の距離変化に相当する受
信信号の位相を補償するステップと、位相補償後の各パ
ルス毎のパルス波形のスペクトルに対し逆高速フーリエ
変換を行い、結果の信号の両側に零を代入した信号列を
付加し、高速フーリエ変換を行うステップと、直角座標
格子のグリッド上に存在する所望出力信号を、Polar Fo
rmatの極座標上に座標変換するステップと、極座標上の
所望出力信号に最も近い受信信号を計算し、その信号の
値を前記所望出力信号に代入するステップと、前記代入
して得られた信号に2次元高速フーリエ変換を行うステ
ップとを含むので、近傍点を得る処理を単なる四捨五入
演算で実現でき、処理が高速になるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る合成開口レー
ダ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る合成開口レー
ダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】 この発明の実施の形態1に係る合成開口レー
ダ装置のオーバーサンプリングの手順を示すフローチャ
ートである。
【図4】 この発明の実施の形態1に係る合成開口レー
ダ装置のレンジ方向のリサンプリングの手順を示すフロ
ーチャートである。
【図5】 この発明の実施の形態1に係る合成開口レー
ダ装置のアジマス方向のリサンプリングの手順を示すフ
ローチャートである。
【図6】 この発明の実施の形態2に係る合成開口レー
ダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図7】 この発明の実施の形態2に係る合成開口レー
ダ装置の2次元リサンプリングの手順を示すフローチャ
ートである。
【図8】 この発明の実施の形態3に係る合成開口レー
ダ装置の構成を示すブロック図である。
【図9】 この発明の実施の形態3に係る合成開口レー
ダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図10】 この発明の実施の形態3に係る合成開口レ
ーダ装置の受信信号の周波数空間座標を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図12】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図13】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置の直角−極座標変換の手順を示すフローチャー
トである。
【図14】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置の2次元リサンプリングの手順を示すフローチ
ャートである。
【図15】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置のPolar Format座標表現での受信信号と補間後
の信号を示す図である。
【図16】 この発明の実施の形態4に係る合成開口レ
ーダ装置の直角−極座標変換後座標表現の受信信号と補
間後の信号を示す図である。
【図17】 従来の合成開口レーダ装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図18】 従来の合成開口レーダ装置の観測ジオメト
リを表わす図である。
【図19】 従来の合成開口レーダ装置の動作を示すフ
ローチャートである。
【図20】 従来の合成開口レーダ装置のPolar Format
座標表現での受信信号を示す図である。
【図21】 従来の合成開口レーダ装置の周波数空間座
標表現での受信信号と補間後の信号を示す図である。
【図22】 従来の合成開口レーダ装置の周波数空間表
現でのレンジ方向補間を示す図である。
【図23】 従来の合成開口レーダ装置の周波数空間表
現でのアジマス方向補間を示す図である。
【符号の説明】
1 送受信アンテナ、2 送信部、3 受信部、4 復
調部、5 位相補償部、6 画像処理部、9 FFT処
理部、11 オーバーサンプリング部、12極−直角座
標変換部、13 近傍点導出処理部、16 	送信波
調整部、21送信波タイミング調整部、22 直角−極
座標変換部、23 逆近傍点導出処理部、24 レーダ
プラットフォーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐本 哲郎 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5J070 AA14 AB01 AB06 AB08 AC02 AC11 AD01 AE07 AF06 AF08 AH25 AH34 AH35 AH50 AJ03 AJ06 AK04 AK40 BE04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波パルス信号を発生する送信部と、 レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
    信号を観測領域へ照射するとともに前記観測領域で反射
    したエコー信号を収集する送受信アンテナと、 前記送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受
    信部と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調する復
    調部と、 前記観測領域の照射中心と前記レーダプラットフォーム
    の間の距離変化に相当する受信信号の位相を補償する位
    相補償部と、 位相補償後の各パルス毎のパルス波形のスペクトルに対
    し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信号の両側に零を
    代入した信号列を付加し、高速フーリエ変換を行うオー
    バーサンプリング部と、 前記オーバーサンプリング部から得られた信号をPolar
    Formatの極座標上に配置し、直角座標に座標変換する極
    −直角座標変換部と、 直角座標上の複数の信号から所望出力信号の座標に最も
    近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値を前記所望
    出力信号に代入する近傍点導出処理部と、 前記近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フ
    ーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたことを特徴と
    する合成開口レーダ装置。
  2. 【請求項2】 受信信号がレンジ空間周波数軸で等レン
    ジになるよう送信信号を調整する送信波調整部と、 調整された高周波パルス信号を発生する送信部と、 レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
    信号を観測領域へ照射するとともに前記観測領域で反射
    したエコー信号を収集する送受信アンテナと、 前記送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受
    信部と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調する復
    調部と、 前記観測領域の照射中心と前記レーダプラットフォーム
    の間の距離変化に相当する受信信号の位相を補償する位
    相補償部と、 前記位相補償部から得られた信号をPolar Formatの極座
    標上に配置し、直角座標に座標変換する極−直角座標変
    換部と、 直角座標上の複数の信号から所望出力信号の座標に最も
    近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値を前記所望
    出力信号に代入する近傍点導出処理部と、 前記近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速フ
    ーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたことを特徴と
    する合成開口レーダ装置。
  3. 【請求項3】 信号を送信する毎にレーダプラットフォ
    ームが観測領域の観測中心を見込む角の変化が一定とな
    るように送信タイミングを調整する送信波タイミング調
    整部と、 調整された高周波パルス信号を発生する送信部と、 前記レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パ
    ルス信号を前記観測領域へ照射するとともに前記観測領
    域で反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、 前記送受信アンテナが受信したエコー信号を増幅する受
    信部と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調する復
    調部と、 前記観測領域の照射中心と前記レーダプラットフォーム
    の間の距離変化に相当する受信信号の位相を補償する位
    相補償部と、 位相補償後の各パルス毎のパルス波形のスペクトルに対
    し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信号の両側に零を
    代入した信号列を付加し、高速フーリエ変換を行うオー
    バーサンプリング部と、 直角座標格子のグリッド上に存在する所望出力信号を、
    Polar Formatの極座標上に並ぶように座標変換する直角
    −極座標変換部と、 極座標上の所望出力信号に最も近い受信信号を計算し、
    その信号の値を前記所望出力信号に代入する逆近傍点導
    出処理部と、 前記逆近傍点導出処理部から得られた信号に2次元高速
    フーリエ変換を行うFFT処理部とを備えたことを特徴
    とする合成開口レーダ装置。
  4. 【請求項4】 高周波パルス信号を観測領域へ送信する
    ステップと、 前記観測領域で反射したエコー信号を受信するステップ
    と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調するス
    テップと、 前記観測領域の照射中心とレーダプラットフォームの間
    の距離変化に相当する受信信号の位相を補償するステッ
    プと、 位相補償後の各パルス毎のパルス波形のスペクトルに対
    し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信号の両側に零を
    代入した信号列を付加し、高速フーリエ変換を行うステ
    ップと、 前記高速フーリエ変換後の信号をPolar Formatの極座標
    上に配置し、直角座標に座標変換するステップと、 直角座標上の複数の信号から所望出力信号の座標に最も
    近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値を前記所望
    出力信号に代入するステップと、 前記代入して得られた信号に2次元高速フーリエ変換を
    行うステップとを含むことを特徴とする画像再生方法。
  5. 【請求項5】 受信信号がレンジ空間周波数で等レンジ
    になるように送信信号を調整するステップと、 調整された高周波パルス信号を観測領域へ送信するステ
    ップと、 前記観測領域で反射したエコー信号を受信するステップ
    と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調するス
    テップと、 前記観測領域の照射中心とレーダプラットフォームの間
    の距離変化に相当する受信信号の位相を補償するステッ
    プと、 位相補償後の信号をPolar Formatの極座標上に配置し、
    直角座標に座標変換するステップと、 直角座標上の複数の信号から所望出力信号の座標に最も
    近い座標を持つ信号を計算し、その信号の値を前記所望
    出力信号に代入するステップと、 前記代入して得られた信号に2次元高速フーリエ変換を
    行うステップとを含むことを特徴とする画像再生方法。
  6. 【請求項6】 信号を送信する毎に見込み角の変化が一
    定となるように送信タイミングを調整するステップと、 調整された高周波パルス信号を観測領域へ送信するステ
    ップと、 前記観測領域で反射したエコー信号を受信するステップ
    と、 送信リファレンス信号に同期して受信信号を復調するス
    テップと、 前記観測領域の照射中心とレーダプラットフォームの間
    の距離変化に相当する受信信号の位相を補償するステッ
    プと、 位相補償後の各パルス毎のパルス波形のスペクトルに対
    し逆高速フーリエ変換を行い、結果の信号の両側に零を
    代入した信号列を付加し、高速フーリエ変換を行うステ
    ップと、 直角座標格子のグリッド上に存在する所望出力信号を、
    Polar Formatの極座標上に座標変換するステップと、 極座標上の所望出力信号に最も近い受信信号を計算し、
    その信号の値を前記所望出力信号に代入するステップ
    と、 前記代入して得られた信号に2次元高速フーリエ変換を
    行うステップとを含むことを特徴とする画像再生方法。
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